三維疊前時間偏移速度場在變速成圖中的應(yīng)用

韓波，任瑞軍，李鑫，缸明川 （中石化勝利油田分公司物探研究院，山東 東營257022）

變速成圖技術(shù)是解決地下介質(zhì)各向異性強、上覆地層陡傾地區(qū)構(gòu)造成圖問題的有效方法，一般是應(yīng)用疊加速度對水平疊加剖面或疊后偏移域t0圖進行變速成圖，故存在疊加速度精度較低、可靠性較差，解釋t0圖準(zhǔn)確性較低，偏移時間與疊加速度跨域錯誤匹配等缺陷[1，2]。此外，它將獲取地震速度與t0層位 （成像剖面）的過程割裂開來，缺少對疊加速度及t0層位準(zhǔn)確性的判定。隨著疊前時間偏移處理方法的日益普及，上述問題已然成為影響成圖精度的重要因素。

疊前時間偏移處理解決了共反射點成像問題，有利于獲取更加精確的偏移域速度場及t0層位[3，4]，同時應(yīng)用兩者進行變速成圖也避免了跨域匹配這一問題，有利于提高成圖精度，因此筆者應(yīng)用三維疊前時間偏移速度場在惠民凹陷商河地區(qū)進行了變速成圖。該區(qū)從古近系孔店組（Ek）至新近系館陶組 （Ng）均發(fā)育多期火成巖，地震波場復(fù)雜、局部斷塊破碎，建立精細(xì)的速度場是決定變速成圖精度的關(guān)鍵，也直接關(guān)系到地震資料成像效果及后續(xù)解釋t0層位的準(zhǔn)確性。建立精細(xì)偏移速度場及變速成圖的過程如圖1所示。

圖1 變速成圖流程圖

1 速度場的建立與優(yōu)化

1.1 疊加速度的拾取

受誤差累積的影響，疊加速度的微小變化都可能會導(dǎo)致計算出的地層速度出現(xiàn)嚴(yán)重的偏差[5]。針對研究區(qū)中深層構(gòu)造復(fù)雜、受火成巖影響速度變化大的特點，采取了如下方法來提高疊加速度拾取的精度：

1）首先利用濾波、增益、去噪等手段提高速度譜的質(zhì)量和精度，再通過優(yōu)勢頻率加強、優(yōu)勢能量加強，多次波去除等速度優(yōu)化手段完成速度譜的優(yōu)化。

2）速度拾取時參考速度譜、疊加段、縱橫向剖面，同時處理人員與解釋人員相互協(xié)作，對研究區(qū)內(nèi)構(gòu)造形態(tài)、速度變化基本趨勢進行了解，對波場復(fù)雜的區(qū)域進行解釋分析，確保速度分析的準(zhǔn)確性。

3）在火成巖發(fā)育區(qū)，加密速度分析點以控制地下構(gòu)造變化，確保速度分析的精確度 （圖2）。

1.2 偏移速度場的建立

整個疊前時間偏移速度場的建立首先是在反復(fù)進行DMO （dip move out，傾角時差）速度分析、疊加對比的基礎(chǔ)上得到最好的速度譜，然后將輸出的DMO速度經(jīng)手工平滑并結(jié)合機器內(nèi)插平滑，建立偏移速度場的原始模型。再利用疊前時間偏移速度掃描技術(shù)[6]，將不同百分比速度的偏移疊加剖面與CRP（共反射點）道集的解釋結(jié)果相結(jié)合求取最合適的速度，建立全區(qū)最終的偏移速度場 （圖3）。在求取速度場和疊前時間偏移處理迭代過程中，地質(zhì)解釋人員與處理人員緊密結(jié)合，共同完成速度場建立的質(zhì)量控制，使建立的速度場更符合區(qū)域構(gòu)造特征。

圖2 火成巖發(fā)育區(qū)速度采樣間隔

圖3 疊前偏移均方根速度場

1.3 偏移速度場的優(yōu)化

將高精度速度分析得到的疊前時間偏移均方根速度場轉(zhuǎn)換成地震道的形式，并用Dix公式將其轉(zhuǎn)換成層速度場。由于這樣得到的層速度往往異常值較多，因此需要通過沿層速度分析及測井速度校正等優(yōu)化處理后才能應(yīng)用于變速成圖。

1.3.1 沿層速度分析

通過沿t0層位做層切片進行速度分析是一種十分有效的方法，根據(jù)解釋人員對沿層速度是否符合地質(zhì)規(guī)律的認(rèn)識，判定出有效值和異常值，并通過直方圖數(shù)據(jù)統(tǒng)計剔除異常值和散點濾波兩步法獲得真實數(shù)據(jù)的分布形態(tài)及空間趨勢。

1.3.2 測井約束校正

由于在偏移速度場及層速度場的建立過程中經(jīng)歷了多次速度平滑處理，雖然能反映地質(zhì)體的宏觀變化趨勢，但無法表現(xiàn)局部地質(zhì)體在細(xì)節(jié)上的速度差異，需要將測井速度的高垂向分辨率與地震速度的高橫向分辨率有機結(jié)合起來。具體做法是將修改后的層速度場轉(zhuǎn)換為平均速度場，通過鉆井分層、井震標(biāo)定得到的時深數(shù)據(jù)，建立起聲波測井速度與地震速度場的對應(yīng)關(guān)系，計算測井平均速度與地震平均速度的絕對差值或相對比值，并進行反距離加權(quán)校正。同時在該過程中注意對測井曲線的標(biāo)準(zhǔn)化處理，以消除由于不同年代、不同測井儀器數(shù)據(jù)基值不同造成的系統(tǒng)誤差。通過測井校正后，由校正后的平均速度轉(zhuǎn)換得到的層速度剖面在縱向上獲得了更高的分辨率 （見圖4）。

圖4 速度場優(yōu)化前后層速度剖面對比

2 變速成圖及應(yīng)用效果

通過上述方法建立的速度場更符合實際地質(zhì)規(guī)律，并且在縱橫向上獲得了更高的分辨率。若變速成圖目的層上覆地層平緩，可以通過以t0層位為格架，將優(yōu)化后的層速度場轉(zhuǎn)換為平均速度場，提取沿層平均速度進行時深轉(zhuǎn)換。而當(dāng)變速成圖目的層上覆地層高陡時，由于目的層受上覆傾斜地層的折射效應(yīng)影響，使得目的層t0圖上構(gòu)造高點和斷層位置不在深度域?qū)嶋H位置上，需要通過射線追蹤圖偏移時深轉(zhuǎn)換技術(shù)，以消除上覆傾斜地層對時間域偏移射線的影響，恢復(fù)目的層深度域構(gòu)造高點和斷層位置[7]。

針對研究區(qū)地層傾角較大、火成巖發(fā)育使構(gòu)造復(fù)雜化的特點，筆者應(yīng)用了紅柳軟件的成像射線圖偏移時深轉(zhuǎn)換方法進行了變速成圖，同時與應(yīng)用惠民大連片 （疊后時間偏移）t0圖與疊加速度的常規(guī)變速成圖方法進行了比較。結(jié)果表明，在深度偏移轉(zhuǎn)換方法相同的前提下，應(yīng)用疊前時間偏移域速度場的變速成圖方法所得構(gòu)造圖的精度有所提高，在未應(yīng)用井分層數(shù)據(jù)對構(gòu)造圖進行深度誤差校正之前，沙三下亞段底面反射波組T7絕對誤差控制在50m以內(nèi) （見表1）。從構(gòu)造圖上也可以看出，新方法在局部構(gòu)造上的特征更好地解釋了構(gòu)造部位與含油氣性的匹配關(guān)系。例如，研究區(qū)內(nèi)S5井未見任何油氣顯示，在常規(guī)變速構(gòu)造圖上該井處于圈閉的有利部位，而在新的變速構(gòu)造圖上則位于鼻狀構(gòu)造的翼部，不在構(gòu)造高部位，推測可能是導(dǎo)致該井失利的原因 （見圖5）。

表1 商河地區(qū)T7變速成圖誤差對比表

圖5 商河地區(qū)EsL3底面構(gòu)造圖對比

3 結(jié)語

準(zhǔn)確的速度和t0層位是保證變速成圖精度的兩個基本前提。由于疊前時間偏移解決了共成像點問題，使之有利于獲取更加準(zhǔn)確的速度場和t0層位。而通過井控優(yōu)化后的三維疊前時間偏移速度場則具有更高的分辨率，將其應(yīng)用于變速成圖同時避免了常規(guī)變速成圖方法中偏移域?qū)游慌c疊加速度跨域匹配的問題。應(yīng)用效果表明，該方法可以提高火成巖發(fā)育區(qū)或其他地層速度變化較大地區(qū)的構(gòu)造成圖精度，更好地反映局部微幅構(gòu)造變化特征。

[1]馬海珍，雍學(xué)善，楊午陽，等 .地震速度場建立與變速構(gòu)造成圖的一種方法 [J].石油地球物理學(xué)報，2002，37（1）：53～59.

[2]王樹華，劉懷山，張云銀，等 .變速成圖方法及應(yīng)用研究 [J].中國海洋大學(xué)學(xué)報，2004，34（1）：139～146.

[3]葉景艷，姚亞琳，王燕群，等 .偏移速度分析與偏移成像 [J].物探與化探，2009，33（6）：674～677.

[4]曹孟起，劉占族 .疊前時間偏移處理技術(shù)及應(yīng)用 [J].石油地球物理勘探，2006，41（3）：286～289.

[5]王娟，李國發(fā) .利用地震資料估算地層速度的精度分析 [J].石油物探，2009，48（6）：552～556.

[6]徐翠娥，葉建興，周靜毅 .基于疊前時間偏移速度掃描的四維建模技術(shù)及應(yīng)用 [J].海洋石油，2008，28（2）：25～28.

[7]中石油勘探與生產(chǎn)公司 .地震資料疊前偏移處理技術(shù) [M].北京：石油工業(yè)出版社，2006.